標題：Fate, transport, and plant uptake of ricinine in soils amended with castor cake organic fertilizer
譯名：土壤中施用蓖麻餅有機肥料后，蓖麻堿的歸趨、遷移及植物吸收
期刊：Journal of Hazardous Materials
IF：13.6
通訊作者：Ya-Hui Chuang
DOI：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138454
亮點
?建立了適用于蓖麻餅、土壤和作物中蓖麻堿及其代謝物的QuEChERS-LC-QTOF/MS檢測方法。
?商業蓖麻餅肥料含有較高含量的蓖麻堿。
?蓖麻堿對土壤和生菜的親和力較低，因此在土壤中具有高遷移性，且易被植物吸收。
?滲透液中蓖麻堿及其代謝物的檢出，暗示它們能夠在土壤中隨水向下遷移，存在污染地下水的風險。
?蓖麻堿及其代謝物在生菜中積累，帶來了食品安全風險。
研究背景：蓖麻餅的“雙面性”
全球每年產生約184萬噸蓖麻餅，其中臺灣地區因無本地蓖麻種植，完全依賴進口蓖麻餅作為有機肥原料。蓖麻餅中同時存在蓖麻毒素和蓖麻堿兩種毒素，前者因分子量較大（約65 kDa）難以檢測，而蓖麻堿（分子量164.16 g/mol）成為評估風險的理想替代指標。
盡管蓖麻餅作為有機肥具有農業可持續性優勢，但其毒素的環境行為研究仍存在明顯不足：
蓖麻堿在土壤中的遷移能力及轉化途徑尚不明確
植物吸收累積規律缺乏系統數據支撐
現行施用后14天的種植間隔期是否安全有待驗證
圖（1）
圖1. 蓖麻堿在土壤-植物系統中的命運與遷移路徑示意圖
研究目的
建立與驗證分析方法：開發并驗證一種適用于蓖麻餅、土壤和作物（生菜）基質中蓖麻堿提取與定量的穩健方法。
調查實際殘留水平：檢測市售蓖麻餅有機肥中蓖麻堿的殘留濃度，評估其輸入環境的潛在負荷。
探究環境行為：研究蓖麻堿及其代謝產物（N-去甲基蓖麻堿）在兩種不同性質土壤中的吸附、遷移和轉化規律。
評估食物鏈風險：考察生菜對蓖麻堿及其代謝產物的吸收、累積和轉運（從根到莖葉的運輸）情況。
研究方法：從實驗室分析到田間驗證
研究團隊建立了一套完整的分析方法和實驗體系，揭示蓖麻堿的環境行為：
1. 高靈敏度檢測方法的建立
開發了基于改良QuEChERS結合LC-QTOF/MS（液相色譜-四極桿飛行時間質譜）的分析方法，實現了對蓖麻餅、土壤和生菜中蓖麻堿的精準定量：
回收率：74.0-93.3%
檢測限（MDL）：0.01-0.32 μg/kg
方法穩定性：相對標準偏差（RSD）<5.7%
2. 多場景實驗設計
吸附實驗：評估蓖麻堿在兩種土壤（惠蓀森林土和草屯水稻土）和生菜根系的吸附系數（Kp）
土柱淋溶實驗：模擬田間灌溉條件，監測14天內蓖麻堿在淋出液、土壤孔隙水和固相中的分布變化
植物吸收實驗：通過土培（2、10、20 g/kg三個蓖麻餅施用水平）和水培（50 μg/L蓖麻堿暴露）系統研究生菜吸收累積規律
核心發現：蓖麻堿的“高遷移-高累積”特性
1. 商業蓖麻餅中蓖麻堿含量驚人
對臺灣市場16種商業蓖麻餅有機肥的檢測顯示，蓖麻堿濃度范圍為815-1130 mg/kg，平均值達980 mg/kg。其中CC-1樣品（臺灣廣泛使用的品牌）含量為1094±193 mg/kg，被選為后續實驗材料。
圖（2）
圖2. 16種商業蓖麻餅有機肥中蓖麻堿濃度分布（單位：mg/kg）
2. 低吸附性導致高環境遷移風險
吸附實驗表明，蓖麻堿及其代謝物N-去甲基蓖麻堿在供試土壤中表現出極低的吸附能力：
|
介質類型 |
蓖麻堿Kp值（L/g） |
N-去甲基蓖麻堿Kp值（L/g） |
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惠蓀森林土（pH 4.08，SOM 9.30%） |
0.11 |
0.15 |
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草屯水稻土（pH 5.82，SOM 4.24%） |
0.12 |
0.19 |
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生菜根系 |
0.18 |
0.20 |
注：Kp值越低，表示吸附能力越弱，遷移性越強
圖（3）
圖3. 蓖麻堿和N-去甲基蓖麻堿在土壤和生菜根系中的吸附等溫線
3. 蓖麻餅施用土壤中蓖麻堿的環境歸趨與遷移
土柱淋溶實驗揭示了蓖麻堿的動態遷移規律：
短期（1天）：草屯水稻土淋出液中蓖麻堿濃度高達758.2±265.0 μg/L，顯著高于惠蓀森林土（104.5±32.2 μg/L）
中期（7天）：兩種土壤中蓖麻堿濃度均顯著下降，但惠蓀森林土仍保持較高殘留
長期（14天）：草屯水稻土中蓖麻堿已低于檢測限，而惠蓀森林土中仍可檢出（土壤固相796.1±37.4 μg/kg）
值得注意的是，蓖麻堿和N-去甲基蓖麻堿在兩種土壤中均持續檢出，表明它們在土壤中可能會向下遷移帶來地下水污染的風險，也可能會被其它作物吸收。
圖（4）
圖4. 蓖麻堿在兩種土壤中的濃度變化（a,c）及質量分布（b,d）
4. 生菜對蓖麻堿的高效吸收與轉運
土培實驗顯示，蓖麻堿及其代謝物在生菜中呈現劑量依賴性累積特征：
20 g/kg施用水平下：生菜地上部蓖麻堿達5.0±1.70 μg/株，N-去甲基蓖麻堿達9.98±1.79 μg/株
組織分布：地上部積累量顯著高于根部（約2-4倍），符合"低根系吸附-高向上轉運"規律
水培驗證：168小時暴露后，生菜地上部的蓖麻堿積累量占初始量的2.94% 到 9.07%，且未檢測到N-去甲基蓖麻堿，證實該代謝物主要源于土壤微生物轉化而非植物體內代謝
圖（5）
圖5. 不同蓖麻餅施用水平下生菜中蓖麻堿和N-去甲基蓖麻堿的濃度（a）與累積量（b）
結論
本研究系統揭示了蓖麻餅作為有機肥料所存在的顯著環境與食品安全風險。基于LC-QTOF/MS的分析方法證實，進口蓖麻餅中蓖麻堿含量較高，其代謝產物N-脫甲基蓖麻堿在土壤中具有強遷移性，可被生菜等作物吸收富集，直接構成食品安全隱患。同時，蓖麻餅中殘留的蓖麻毒素等共污染物進一步加劇了環境與健康風險。研究指出，當前施用的14天等待期不足以有效消減風險，需開展針對不同土壤類型的特異性評估，并建議暫停在糧食作物上的使用或嚴格限制其施用，同時應制定類似農藥的專項監管指南。未來需深入探究其環境歸趨、代謝轉化機制及解毒技術，以在保障農業可持續發展的同時，實現生態安全與食品安全的統籌協調。
